Według raportu opracowanego przez Europejską Platformę Technologiczną Photonics21 i francuski instytut badań rynkowych Tematys, wartość światowego rynku rozwiązań fotoniki wyniosła w 2022 roku 865 mld dolarów. W latach 2019‒2022 odnotowano jej znaczny średni wzrost, co roku o prawie 7%, co oznaczało, że rozwijał się on szybciej, niż rosło globalne PKB. Oczekuje się, że tendencja wzrostowa będzie się w najbliższej przyszłości utrzymywała. W rezultacie wartość światowego rynku fotoniki przekroczy 1 bilion dolarów już w 2027 roku.
Najszybciej będą się rozwijały rozwiązania fotoniki na potrzeby ekologii, energetyki i oświetlenia, te opracowywane z myślą o zastosowaniach w Przemyśle 4.0 oraz wykorzystywane w rolnictwie i produkcji żywności. Na szczególną uwagę zasługują te ostatnie. Rozwiązania fotoniki na potrzeby branży rolno-spożywczej, chociaż ich aktualny udział wynosi zaledwie 1%, rozwijają się szybciej niż cały rynek fotoniki, bo średnio aż prawie o 12% rocznie.
W raporcie podkreślono, że w ostatnich dekadach szybko zwiększał się udział Chin w tytułowym rynku. Rozwiązania fotoniki wyprodukowane w tym kraju stanowiły w latach 2005, 2015 i 2022 odpowiednio 10, 26 i 32% wszystkich z tej dziedziny. Dla porównania udziały USA i Europy wyniosły w 2022 roku po zaledwie 15%.
Programy rozwojowe w zakresie przemysłu półprzewodnikowego
Chiny szybki rozwój wyróżniający je na tle innych krajów zawdzięczają długoterminowym planom, które z sukcesem stopniowo wprowadzają w życie. Przykładem jest Made in China 2025, którego cel to uzyskanie przez Państwo Środka globalnego technologicznego przywództwa w kluczowych branżach i osiągnięcie samowystarczalności do 70% komponentów i materiałów do 2025 roku. Inicjatywa ta otworzyła nowy rozdział w transformacji i modernizacji przemysłu wytwórczego w tym państwie. Uzupełnieniem Made in China był 14. Plan Pięcioletni (14th Five-Year Plan and Beyond), czyli strategiczny program rozwoju gospodarczego i społecznego na lata 2021‒2025.
W przeciwieństwie do Stanów Zjednoczonych i Europy, które wprowadziły ustawy o chipach (Chip Act) z dotacjami w wysokości odpowiednio 52 mld dolarów i 43 mld euro, w Chinach nie zdecydowano się na takie rozwiązanie. W zamian utworzono specjalny fundusz krajowy do wspierania przemysłu układów scalonych o wartości na skalę niespotykaną nawet w tym znanym z rozmachu państwie. Rozdysponowanie tych środków zaplanowano na kilka etapów.
W pierwszym, w 2014 roku, został utworzony National Integrated Circuit Industry Investment Fund o wartości w przeliczeniu na euro sięgającej 18 mld. Uruchomiono także wtedy środki prywatne w wysokości prawie 67 mld euro. W 2019 roku rozpoczął się etap drugi, z nakładami w wysokości prawie 27 mld euro. Szacuje się, że napędził on inwestycje prywatne o wartości około 130 mld euro. Pierwsza faza w latach 2014‒2019 była skoncentrowana na wsparciu projektowania układów scalonych, natomiast druga (2019–2024) na sprzęcie i materiałach do ich produkcji i promowaniu rozwoju i modernizacji przemysłu półprzewodnikowego. W planach jest także podobno trzeci etap, na który rząd PRC w latach 2024‒2029 zamierza przeznaczyć około 40 mld euro.
Podobne inicjatywy, które miały na celu naukowo-technologiczny rozwój kraju, były w Chinach podejmowane już wcześniej, przed 2014 rokiem. Przykładami były: Spark Plan, 863 Plan, Torch Plan, 973 Plan.
Jak inwestycje i badania wpływają na fotonikę?
Made in China 2025 i 14. Plan Pięcioletni kładą nacisk na innowacje technologiczne, które mają przekształcić Chiny w potęgę produkcyjną. Chociaż dziedzina fotoniki nie jest w tych strategiach bezpośrednio wymieniona, ich priorytety pośrednio wpływają na jej rozwój.
Na przykład zaliczane do tej kategorii lasery i systemy widzenia maszynowego warunkują postęp w zastosowaniach uznanych w Made in China 2025 za kluczowe, takich jak m.in. robotyka, medycyna i lotnictwo. Oprócz tego jednym z priorytetów tej strategii jest opracowanie technologii transmisji optycznej o bardzo dużej prędkości i bardzo dużej przepustowości, wymaganej, żeby można się było spodziewać przełomu w dziedzinie transmisji danych. W 14. Planie Pięcioletnim wymienione są z kolei technologie związane z fotoniką, m.in. informatyka kwantowa i mikro-/nanoelektronika.
Oprócz ogólnych planów rozwojowych w PRC na różne inne sposoby wspiera się rozwój fotoniki. Przykładowo chińskie Ministerstwo Nauki i Technologii prowadzi kilka krajowych programów badawczo-rozwojowych z zakresu Photonics Information Technology. W National Natural Science Foundation of China wydzielone zostały dwa departamenty zajmujące się zagadnieniami fotoniki: Information Optics & Optoelectronic Devices oraz Laser Technology and Technical Optics.
Ośrodki badawcze, na przykład Chińska Akademia Nauk i uniwersytety, też angażują się w badania nad fotoniką. Zakładane są oprócz tego startupy i pojawiają się inwestorzy prywatni wspierający przedsięwzięcia z tej dziedziny, zwłaszcza z zakresu technologii laserowej, komunikacji optycznej, układów scalonych typu PIC (Photonic Integrated Chips).
Przykładowo w 2016 roku utworzono fundusz Shaanxi Pioneer Optoelectronics Integrated Venture Capital Fund, który dysponował środkami w wysokości około 130 mln euro, czyli w przeliczeniu na walutę PRC – 1 mld RMB. Koncentruje się on głównie na wspieraniu biznesów z zakresu fotoniki konsumenckiej, scalonych układów fotonicznych i zastosowań optoelektronicznych. Jak do tej pory fundusz zainwestował w łącznie ponad 80 startupów rozwijających te technologie. Chiny inwestują też w edukację i rozwój kadr w dziedzinie fotoniki, finansując programy akademickie i stypendia, wspierając współpracę przemysłu i środowiska akademickiego, tworząc centra badawczo-naukowe.
Wsparcie i regionalne strategie na rzecz fotoniki
Oprócz planów na szczeblu krajowym rynek fotoniki napędzają lokalne strategie przyjmowane i finansowane w poszczególnych regionach Chin. Na przykład władze Wuhan, które zyskało „sławę” w czasie pandemii koronawirusa, w 2018 roku ogłosiły, że do 2035 planują uzyskać status World Optics Valley. W 2022 roku opracowano plany, których celem jest zorganizowanie klastra branży technologii kwantowych w Szanghaju. Z kolei już dwa lata wcześniej rząd Chengdu opublikował strategię, która ma doprowadzić do utworzenia w tym regionie Chińskiej Doliny Laserowej (China Laser Valley).
W strefie wysokich technologii w Wuxi (Wuxi High-tech Zone) w 2023 ogłoszono natomiast rozpoczęcie budowy Centrum Innowacji Przemysłu Fotoniki Krzemowej Zatoki Taihu. Jest to wspólna inicjatywa rządu Wuxi, przedsiębiorstw prowadzących działalność w Wuxi High-tech Zone, lokalnych ośrodków akademickich oraz funduszy inwestycyjnych. W strefie wysokich technologii Suzhou High-tech Zone miejscowy rząd w 2023 roku, w ramach programu Photon Loan, zaoferował pożyczki na rozwój dla przedsiębiorstw z branży fotoniki.
Rady dla Europy
Oprócz wsparcia, w skali kraju i miejscowego, również szybki rozwój gospodarczy Chińskiej Republiki Ludowej, napędzający ogromny lokalny rynek zastosowań fotoniki, przede wszystkim w komunikacji, technologiach sieciowych, wyświetlaczach oraz technikach obrazowania, sprzyja postępom w tej dziedzinie. Chiny cieszą się już statusem lidera w dziedzinie wyświetlaczy i fotowoltaiki i bardzo szybko nadrabiają zaległości w zakresie laserów, oświetlenia, telekomunikacji, czujników fotonicznych. Aktywnie promują również zastosowanie fotoniki/optoelektroniki w nowych technologiach (5G/6G, Big Data, nowoczesna medycyna, obronność).
Rozwój sytuacji w Chinach skłania analityków do zwrócenia uwagi decydentów na konieczność pilnego zwiększenia nakładów finansowych na rozwój fotoniki w Europie. Bez znaczących inwestycji staniemy w obliczu zagrożenia utraty swojej pozycji w tym kluczowym dla przyszłych innowacji sektorze. To może podważyć naszą konkurencyjność gospodarczą i niezależność technologiczną. Żeby do tego nie doszło, fotonikę trzeba, zarówno w poszczególnych krajach Unii Europejskiej, jak i na szczeblu zarządzającym UE, zacząć traktować priorytetowo. Działania muszą obejmować wdrożenie europejskiej strategii w zakresie krytycznych materiałów i komponentów, aby zabezpieczyć łańcuch dostaw na potrzeby fotoniki. Trzeba też wspierać prace badawczo-naukowe i rozwijać produkcję komponentów fotoniki w Europie.
Monika Jaworowska
